TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern einer an ein Wechselstromnetz
angeschlossenen Photovoltaikanlage mit einem Photovoltaikgenerator und mit einem Wechselrichter,
das die Merkmale des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 aufweist. Weiterhin
betrifft die Erfindung einen Wechselrichter zur Einspeisung elektrischer Energie von
einem Photovoltaikgenerator in ein Wechselstromnetz mit einer Steuerung, die ein solches
Verfahren umsetzt.
STAND DER TECHNIK
[0002] Ein Verfahren zum Steuern einer an ein Wechselstromnetz angeschlossenen Photovoltaikanlage
mit einem Photovoltaikgenerator und mit einem Wechselrichter, wobei ein Leistungsregelsignal
empfangen und wobei mit dem Wechselrichter in Abhängigkeit von dem Leistungsregelsignal
elektrische Leistung zwischen dem Photovoltaikgenerator und dem Wechselstromnetz transferiert
wird, und ein Wechselrichter mit einer Steuerung zur Umsetzung eines solchen Verfahrens
sind unter anderem aus der
EP 2 337 179 A1 bekannt. Während im Normalfall mit dem Wechselrichter einer Photovoltaikanlage die
maximale elektrische Leistung des angeschlossenen Photovoltaikgenerators in ein angeschlossenes
Wechselstromnetz eingespeist wird, wird diese Einspeiseleistung infolge eines von
dem Netzbetreiber des Wechselstromnetzes übermittelten Rundsteuersignals zum Beispiel
auf einen vorgegebenen Prozentsatz der Nennleistung der Photovoltaikgeneratoren reduziert.
Auf diese Weise kann der Netzbetreiber ein destabilisierendes Überangebot an elektrischer
Leistung in dem Wechselstromnetz reduzieren. In den Fällen einer derart zwangsweise
reduzierten Einspeiseleistung steht dem Netzbetreiber der jeweiligen Photovoltaikanlage
eine Vergütung auch für die potentiell möglich gewesene, aber tatsächlich nicht eingespeiste
Einspeiseleistung zu, so dass diese zusätzlich zu erfassen ist.
[0003] Zum dezentralen Steuern von an ein Wechselstromnetz angeschlossenen Generatoren ist
es grundsätzlich bekannt, deren Einspeiseleistung in Abhängigkeit von der Netzfrequenz
des Wechselstromnetzes, d. h. von der Frequenz der Wechselspannung, die in dem Wechselstromnetz
vorliegt, zu steuern. Mit fallendem Angebot an elektrischer Leistung in dem Wechselstromnetz
sinkt die Netzfrequenz entsprechend der unter Überlast reduzierten Drehzahl einer
elektrischen Maschine als Generator ab.
[0004] Es ist bekannt, dass Photovoltaikanlagen, die an sich zum Einspeisen von elektrischer
Energie in ein Wechselstromnetz vorgesehen sind, aus einem angeschlossenen Wechselstromnetz
auch Energie entnehmen können, wenn keine oder nur unzureichende elektrische Leistung
von ihrem Photovoltaikgenerator zur Verfügung steht, um beispielsweise ein Bordnetz
zu speisen, aus dem heraus die Steuerung ihres Wechselrichters versorgt wird.
[0005] Aus der
DE 10 2006 030 751 A1 ist es bekannt, die Energieflussrichtung von einem Photovoltaikgenerator in ein Wechselstromnetz
umzukehren, um Schnee oder Eis von seinen Photovoltaikmodulen, die den Photovoltaikgenerator
in seiner Funktion beeinträchtigen, abzuschmelzen. Hiermit wird auch verhindert, dass
sich auf den Photovoltaikmodulen bzw. einem Dach, auf dem die Photovoltaikmodule montiert
sind, hohe Schneelasten auftürmen.
[0006] Die von einer Photovoltaikanlage bereitgestellte elektrische Leistung weist unter
Umständen eine nicht unerhebliche Schwankung auf. Wenn zum Beispiel in der Mittagszeit
einzelne Wolken ziehen, kann die elektrische Leistung schnell zwischen ihrem Maximalwert
und einem diesem gegenüber um mehrere 10 Prozent reduzierten Wert variieren. Um die
resultierenden Schwankungen des Angebots von elektrischer Leistung in einem Wechselstromnetz,
in das die Photovoltaikanlage einspeist, zu begrenzen, wird diskutiert, die Maximalleistung
eines Wechselrichters einer Photovoltaikanlage auf z. B. 70 % der Maximalleistung
aller angeschlossenen Photovoltaikgeneratoren zu begrenzen. Auf diese Weise würden
Leistungsspitzen der Photovoltaikgeneratoren nicht mehr bis zu dem Wechselstromnetz
gelangen. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von einem "Peak Shaving". Allerdings
geht die in diesen nicht eingespeisten Leistungsspitzen enthaltene elektrische Energie
verloren.
[0007] Weiterhin ist es bekannt, Regelleistung für ein Wechselstromnetz mit Hilfe einer
Batterie, die als Zwischenspeicher für elektrische Leistung dient, und eines die Batterie
bidirektional an das Wechselstromnetz anbindenden Batterieinverters bereitzustellen.
Dabei sollte jedoch die Batterie niemals vollständig sondern immer nur etwa zur Hälfte
aufgeladen werden, um im Bedarfsfall sowohl elektrische Leistung in das Wechselstromnetz
abgeben als auch aus diesem aufnehmen zu können. Entsprechend muss die Speicherkapazität
der Batterie verglichen mit der realisierten Regelleistung sehr groß gewählt werden,
insbesondere, wenn die Regelleistung über einen längeren Zeitraum bereit gestellt
werden muss.
[0008] Aus der
EP 2 328 259 A1 ist ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs
1 bekannt. Ein solches Verfahren geht auch aus der
EP 2 362 521 A2 hervor. Indem in Abhängigkeit von einem Leistungsregelsignal die von dem Wechselrichter
in das Wechselstromnetz transferierte elektrische Leistung zur Stabilisierung des
Wechselstromnetzes erhöht und erniedrigt wird, wird positive und negative Regelleistung
bereitgestellt.
AUFGABE DER ERFINDUNG
[0009] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern einer Photovoltaikanlage
und einen Wechselrichter mit einer Steuerung zum Umsetzen eines solchen Verfahrens
aufzuzeigen, die die Funktionalität einer Photovoltaikanlage erhöhen und damit die
Verdienstmöglichkeiten des Betreibers der Photovoltaikanlage verbessern und die einen
aktiven Beitrag zur Netzstützung leisten.
LÖSUNG
[0010] Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen
Patentanspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche 2 bis 10 sind auf bevorzugte
Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens gerichtet. Der Patentanspruch 11
betrifft einen Wechselrichter mit einer Steuerung zur Umsetzung des erfindungsgemäßen
Verfahrens. Die Patentansprüche 12 bis 15 sind auf bevorzugte Ausführungsformen dieses
Wechselrichters gerichtet.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
[0011] Bei dem neuen Verfahren zum Steuern einer an ein Wechselstromnetz angeschlossenen
Photovoltaikanlage mit einem Photovoltaikgenerator und einem Wechselrichter, wobei
ein Leistungsregelsignal empfangen wird und wobei mit dem Wechselrichter in Abhängigkeit
von dem Leistungsregelsignal elektrische Leistung zwischen dem Photovoltaikgenerator
und dem Wechselstromnetz transferiert wird, umfasst die in Abhängigkeit von dem Leistungsregelsignal
zwischen dem Photovoltaikgenerator und dem Wechselstromnetz transferierte elektrische
Leistung negative und positive dynamische Regelleistung.
[0012] Hierbei bezeichnet der Begriff Regelleistung einen Leistungsanteil, der eine Abweichung
der eingespeisten Gesamtleistung von einer Grundleistung darstellt, wobei die Grundleistung
diejenige Leistung ist, die die Photovoltaikanlage bei einem Leistungsregelsignal
von null bzw. bei fehlendem Leistungsregelsignal (d. h. ungeregelter Einspeisung)
einspeist. Positive Regelleistung bezeichnet demzufolge denjenigen Leistungsanteil
der vom Wechselrichter in das Wechselstromnetz eingespeisten Gesamtleistung, der zusätzlich
zur Grundleistung aufgrund des vom Netzbetreiber bereitgestellten Leistungsregelsignals
in das Wechselstromnetz eingespeist wird. Negative Regelleistung bezeichnet entsprechend
den gegenüber der Grundleistung reduzierten Leistungsanteil, der auch im Betrag größer
als die Grundleistung sein kann, wobei die Photovoltaikanlage dann Leistung aus dem
Netz entnimmt.
[0013] Mit dynamischer Regelleistung wird hier Regelleistung bezeichnet, die innerhalb kurzer
Zeit von maximal wenigen Sekunden wirksam regelbar ist. Insbesondere ist derartige
dynamische Regelleistung binnen maximal 3 Sekunden wirksam regelbar, bevorzugt binnen
maximal 1 Sekunde und noch mehr bevorzugt binnen maximal einer halben Sekunde.
[0014] Auf diese Weise wird mit der Photovoltaikanlage Regelleistung für das Wechselstromnetz
bereitgestellt, die über ein Abregeln der in das Wechselstromnetz eingespeisten elektrischen
Leistung weit hinaus geht. Insbesondere kann die mit einer Photovoltaikanlage bereitgestellte
elektrische Leistung durch unterschiedliche Ansteuerung ihres Wechselrichters in großen
Bereichen hoch dynamisch variiert werden, so dass die erfindungsgemäß bereitgestellte
positive und negative Regelleistung dynamische Regelleistung ist und zur dynamischen
Stabilisierung des Wechselstromnetzes verwendet werden kann. Hierdurch ist die mit
der Photovoltaikanlage bereitgestellte Regelleistung besonders wertvoll und hat entsprechend
guten Chancen auf eine hohe Vergütung. Die Spannweite der Vergütung von Regelleistung
ist sehr groß, wobei selbst die Vergütung von negativer Regelleistung an die Vergütung
von Einspeiseleistung heranreicht und diese sogar überschreiten kann. Die Bereitstellung
von Regelleistung mit einer Photovoltaikanlage eröffnet ihrem Betreiber damit eine
erhebliche zusätzliche Einnahmemöglichkeit.
[0015] Die Fähigkeit zur unterschiedlichen Ansteuerung eines Wechselrichters mit der Folge
unterschiedlicher abgegebener Leistung ist ein inhärentes Merkmal vieler kommerziell
verfügbarer Wechselrichter, so dass für die Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens
an dieser Stelle kein besonderer Aufwand betrieben werden muss. Die bei der erfindungsgemäßen
Bereitstellung von Regelleistung typischer Weise problemlos realisierbare Zeitkonstante
liegt bei weniger als 0,1 s.
[0016] Ausgehend von einer elektrischen Leistung, die von der Photovoltaikanlage bei einer
Regelleistung von null in das angeschlossene Wechselstromnetz eingespeist wird, beschränkt
sich die erfindungsgemäße Bereitstellung von negativer Regelleistung nicht auf eine
Variation dieser elektrischen Leistung im positiven Bereich. Das erfindungsgemäße
Bereitstellen von positiver und negativer Regelleistung umfasst auch, dass elektrische
Leistung in Abhängigkeit von dem Leistungsregelsignal in beiden Richtungen zwischen
dem Wechselrichter und dem Wechselstromnetz transferiert wird. Das bedeutet, dass
die Photovoltaikanlage bei der Bereitstellung negativer Regelleistung dem Wechselstromnetz
gezielt elektrische Leistung entnimmt.
[0017] Zu diesem Zweck wird mit dem Wechselrichter die elektrische Leistung in Abhängigkeit
von dem Leistungsregelsignal in beiden Richtungen zwischen dem Photovoltaikgenerator
und dem Wechselstromnetz transferiert. So wird bei Bedarf elektrische Leistung aus
dem Wechselstromnetz in den Photovoltaikgenerator abgeführt und dort in Wärme umgesetzt.
Dass dies grundsätzlich möglich ist, ist aus der eingangs zitierten
DE 10 2006 030 751 A1 und entsprechenden Veröffentlichungen bekannt. Neu ist jedoch, von dieser Möglichkeit
zur Stabilisierung eines Wechselstromnetzes Gebrauch zu machen. Dabei stellt sich
heraus, dass Wechselrichter aktueller Photovoltaikanlagen nicht nur die Größe der
transferierten elektrischen Leistung sondern auch die Richtung des Leistungsflusses
zwischen dem Photovoltaikgenerator und dem Wechselstromnetz sehr schnell ändern können,
was für die dynamische Stabilisierung des Wechselstromnetzes äußerst vorteilhaft ist.
Die Möglichkeit zur Bereitstellung wertvoller negativer Regelleistung mit einem Photovoltaikgenerator
war für den Fachmann aus den Veröffentlichungen, die sich mit dem Abtauen von Photovoltaikmodulen
eines Photovoltaikgenerators durch Aufnahme elektrischer Leistung aus einem angeschlossenen
Wechselstromnetz beschäftigen, nicht abzusehen. Dort werden ausschließlich die Kosten
für dieses Abtauen mit der dadurch ermöglichten zusätzlichen Einspeiseleistung des
abgetauten Photovoltaikgenerators und der Entlastung eines Dachs, auf dem die Photovoltaikmodule
montiert sind, verglichen.
[0018] Um die Grundlage für die erfindungsgemäße Bereitstellung positiver Regelleistung
zu schaffen, kann der Photovoltaikgenerator bei Regelleistung von null in einem Arbeitspunkt
betrieben werden, in dem er eine gegenüber seinem MPP reduzierte elektrische Leistung
abgibt. Der Bereich der Leistung bis zum MPP, dem Arbeitspunkt mit maximaler Leistung
steht dann als positive Regelleistung zur Verfügung. Konkret kann die reduzierte elektrische
Leistung um einen vorgegebenen absoluten Betrag oder einen vorgegebenen prozentualen
Anteil gegenüber der elektrischen Leistung am MPP reduziert sein. In aller Regel beträgt
die reduzierte elektrische Leistung nicht mehr als 70 % der elektrischen Leistung
am MPP. Vorzugsweise beträgt sie nicht mehr als 50 %, noch mehr bevorzugt nicht mehr
als 30 % der elektrischen Leistung am MPP. Auch eine Reduzierung der Leistung am Arbeitspunkt
auf null Prozent der elektrischen Leistung am MPP ist möglich, um die gesamte potentielle
elektrische Leistung des Photovoltaikgenerators als positive Regelleistung vorzuhalten.
Sowohl der absolute Betrag als auch die prozentuale Reduzierung können mit dem Netzbetreiber,
zum Beispiel als Funktion eines Netzzustandes oder mit Hilfe eines von einer externen
Vorrichtung übermittelten Wertes bestimmt werden. Allgemein kann die reduzierte elektrische
Leistung mathematisch aus der verfügbaren Generatorleistung und/oder der maximalen
Wechselrichterleistung und/oder der maximaler Generatorleistung und bei Bedarf zusätzlich
aus elektrischen Größen des Netzes bestimmt werden.
[0019] Es ist möglich, die Reduzierung der Leistung nur dann durchzuführen, wenn die eingespeiste
Leistung einen Schwellwert überschreitet, so dass bei Einspeiseleistungen unterhalb
des Schwellwertes die MPP-Leistung eingespeist wird und entsprechend lediglich negative
Regelleistung bereitgestellt wird.
[0020] Vorzugsweise ist der Arbeitspunkt bei einer Regelleistung von null derart gegenüber
dem MPP verschoben, dass eine Erhöhung der aus einem Gleichspannungszwischenkreis
des Wechselrichters eingespeisten Leistung den Arbeitspunkt des daran angeschlossenen
Photovoltaikgenerators automatisch in Richtung des MPP verschiebt. Dies ist der Fall,
wenn die Generatorspannung in dem Arbeitspunkt mit reduzierter elektrischer Leistung
höher als die MPP-Spannung gewählt wird. Hierdurch ist die gewünschte Regelleistung
bei Anliegen eines entsprechenden Leistungsregelsignals schnellstmöglich und mit geringem
Steuerungsaufwand innerhalb des Wechselrichters verfügbar.
[0021] In besonders bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird
die elektrische Leistung in Abhängigkeit von dem Leistungsregelsignal zusätzlich auch
von und zu einem Zwischenspeicher für elektrische Leistung transferiert. Hierbei handelt
es sich typischerweise um eine geeignete Batterie, in aller Regel einen Akkumulator,
beispielsweise in Form einer Lithiumionenbatterie. Grundsätzlich kann der Zwischenspeicher
für elektrische Leistung aber auch nach dem Kondensatorprinzip arbeiten und beispielsweise
sogenannte Supercaps aufweisen. Ebenso ist es möglich, den Zwischenspeicher mit Hilfe
eines Hydrolyseurs und einer Brennstoffzelle auszubilden, bei denen es sich auch um
dasselbe in unterschiedlichen Modi betriebene Bauteil handeln kann. Natürlich sind
auch konventionelle Zwischenspeicher, wie z. B. ein Schwungrad denkbar. Mit Hilfe
der Batterie wird es möglich, dauerhaft, zum Beispiel auch des Nachts, positive Regelleistung
bereitzustellen. Dabei ist es von Vorteil, dass die Batterie zwar mit Hilfe negativer
Regelleistung aufgeladen werden kann, in der Batterie aber kein Speichervolumen für
die Aufnahme weiterer elektrischer Leistung freigehalten werden muss, weil hierfür
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Photovoltaikgenerator zur Verfügung steht.
Indem die Batterie also voll aufgeladen werden kann, steht des Nachts, wenn der Photovoltaikgenerator
keine elektrische Leistung bereitstellen stellen kann, die ganze Batterieladung als
positive Regelleistung und die ganze Leistungsaufnahmefähigkeit des Photovoltaikgenerators
als negative Regelleistung zur Verfügung. Entsprechend kann die Batterie verglichen
mit einer Batterie, die nach dem Stand der Technik auch negative Regelleistung aufzunehmen
hat, deutlich kleiner und damit kostengünstiger ausfallen. Zudem kann das Aufladen
der Batterie stärker unter dem Gesichtspunkt einer langen Lebensdauer der Batterie
erfolgen. Insbesondere kann das Aufladen der Batterie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
mit elektrischer Energie von dem Photovoltaikgenerator erfolgen, die bei vorgehaltener,
aber nicht in Anspruch genommener positiver Regelleistung überschüssig ist.
[0022] Weiterhin kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Arbeitspunkt des Photovoltaikgenerators,
in dem er bei Regelleistung von null betrieben wird, in Abhängigkeit von dem Ladezustand
der Batterie festgelegt werden. Je höher der Ladezustand ist, desto weniger muss für
die positive Regelleistung auf den Photovoltaikgenerator zurückgegriffen werden, weil
die Batterie zur Verfügung steht. Damit kann mehr von der potentiell verfügbaren elektrischen
Leistung genutzt werden. Praktisch kann der Photovoltaikgenerator also immer nahe
seinem MPP betrieben werden. Dabei wird zunächst nur ein Teil der generierten elektrischen
Leistung in das Wechselstromnetz eingespeist; mit dem Rest wird die Batterie geladen.
Mit steigendem Ladezustand der Batterie wird der in das Wechselstromnetz eingespeiste
Teil der generierten elektrischen Energie erhöht. Dabei kann die Batterie nicht nur
die zusätzliche positive Regelleistung bereitstellen, sondern auch Schwankungen der
elektrischen Leistung von dem Photovoltaikgenerator ausgleichen, d. h. puffern. Zu
diesem Zweck kann es sinnvoll sein, die Batterie in mehrere Teile aufzuteilen, die
einen Teil für schnell hin und her verschiebbare elektrische Energie, bspw. auf kapazitiver
Basis, und einen Teil für größere Mengen elektrischer Energie, bspw. auf elektrochemischer
Basis, umfassen, weil die Anforderungen an die Batterie mit nur einem Teil schlecht
zu erfüllen sind.
[0023] Grundsätzlich kann bei dem neuen Verfahren auch ein zusätzlicher Verbraucher vorgesehen
werden, um zusätzliche negative Regelleistung über das Maß hinaus bereitzustellen,
das mit dem Photovoltaikgenerator als in Umkehrrichtung betriebener Verbraucher realisiert
werden kann. Ein derartiger, ausschließlich zum Vernichten elektrischer Energie, d.
h. zu deren Umwandlung in Wärme, vorgesehener Verbraucher gehört aber nicht zu der
normalerweise bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[0024] Das Leistungsregelsignal ist bei dem neuen Verfahren nicht auf sehr niederfrequente
Rundsteuersignale beschränkt, wie sie bislang eingesetzt werden, um Photovoltaikanlagen
und andere in ein Wechselstromnetz einspeisende Energiequellen bei einem Überangebot
von elektrischer Leistung in dem Wechselstromnetz abzuregeln. Das Leistungsregelsignal
kann sich vielmehr mit eben der Frequenz ändern, mit der ein Netzbetreiber die in
seinem Wechselstromnetz zur Verfügung stehende elektrische Leistung regeln will.
[0025] Das Leistungsregelsignal, in dessen Abhängigkeit elektrische Leistung bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren in beiden Richtungen über den Wechselrichter zwischen dem Photovoltaikgenerator
und/oder dem Zwischenspeicher und dem Wechselstromnetz transferiert wird, kann von
dem jeweiligen Netzbetreiber des Wechselstromnetzes direkt an die einzelne Photovoltaikanlage
oder an allen an das Wechselstromnetz angeschlossenen Photovoltaikanlagen ausgesandt
werden. Dabei kann die Übermittlung des Leistungsregelsignals drahtlos oder drahtgebunden
erfolgen, beispielsweise über das Wechselstromnetz selbst, über das Telefonfestnetz,
über ein Mobilfunknetz oder über das Internet.
[0026] Es ist auch möglich, das Leistungsregelsignal für die Photovoltaikanlage aus der
Netzfrequenz des Wechselstromnetzes abzuleiten, was gleichbedeutend damit ist, dass
die Netzfrequenz des Wechselstromnetzes als Leistungsregelsignal verwendet wird. So
kann die Photovoltaikanlage bei niedriger Netzfrequenz des Wechselstromnetzes eine
positive Regelleistung bis hin zur maximal von dem Photovoltaikgenerator erzeugbaren
elektrische Leistung in das Wechselstromnetz einspeisen, während sie bei hoher Netzfrequenz
des Wechselstromnetzes eine negative Regelleistung bereitstellt bis hin zur maximalen
elektrischen Leistungsaufnahme in ihren Photovoltaikgenerator. Bei dazwischen liegenden
Netzfrequenzen sind alle Zwischenzustände in Bezug auf die Einspeisung oder Aufnahme
von elektrischer Leistung möglich. Hierbei können auch die thermischen Zeitkonstanten
der beteiligten Komponenten (d. h. deren Erwärmungsrate bei Überlastung) ausgenutzt
werden, was dazu führt auch kurzfristig teilweise erheblich größere Leistungen einstellen
zu können, als es in einem thermisch eingeschwungenen Zustand der Fall ist.
[0027] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es realistisch, elektrische Leistung bis
zur Nennleistung des Photovoltaikgenerators von dem Wechselstromnetz in den Photovoltaikgenerator
zu transferieren. Dies gilt zumindest dann, wenn keine oder nur eine geringe solare
Einstrahlung auf den Photovoltaikgenerator einwirkt. Bei maximaler solarer Einstrahlung
kann durch das Aufnehmen elektrischer Leistung die Temperatur der Photovoltaikmodule
des Photovoltaikgenerators auf unzulässige Werte ansteigen, da auch die im normalen
Betrieb des Photovoltaikgenerators erfolgende Umwandlung von Lichtleistung in elektrische
Leistung statt Wärme entfällt. Zu diesen Zeitpunkten wird aber bereits durch das Abregeln
einer Photovoltaikanlage eine negative Regelleistung in Höhe der Nennleistung des
Photovoltaikgenerators bereitgestellt. So betrachtet kann eine Photovoltaikanlage,
die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird, ganz unabhängig von der aktuellen
solaren Einstrahlung immer ihre Nennleistung als negative Regelleistung bereitstellen.
[0028] Um die Integrität des Photovoltaikgenerators durch das Transferieren von elektrischer
Leistung aus dem Wechselstromnetz in den Photovoltaikgenerator nicht zu gefährden,
kann darauf geachtet werden, dass die in den Photovoltaikgenerator transferierte elektrische
Leistung einen Maximalwert einhält. Als dieser Maximalwert kann zum Beispiel die oben
erwähnte Nennleistung des Photovoltaikgenerators verwendet werden. Alternativ oder
zusätzlich kann ein in den Photovoltaikgenerator fließender Strom und/oder eine resultierende
Temperatur des Photovoltaikgenerators auf das Einhalten eines Maximalwerts überwacht
werden. Häufig sind an Wechselrichtern zum Einspeisen von elektrischer Leistung von
Photovoltaikgeneratoren in ein Wechselstromnetz entsprechende Überwachungseinrichtungen
bzw. Anschlüsse für Sensoren an den Photovoltaikgenerator sowieso vorgesehen.
[0029] Wenn dem Betreiber der Photovoltaikanlage auch die elektrische Leistung voll vergütet
wird, die von dem Photovoltaikgenerator potentiell in das Wechselstromnetz eingespeist
werden könnte, aber nicht eingespeist wird, weil eine Abregelung dieser Leistung erfolgt
oder gar Leistung aus dem Wechselstromnetz aufgenommen wird, bedeutet die Bereitstellung
vergüteter Regelleistung durch die Photovoltaikanlage in jedem Fall eine zusätzliche
Einnahme für ihren Betreiber.
[0030] Es versteht sich, dass bei dem neuen Verfahren die Regelleistung aufgezeichnet werden
muss, die in Abhängigkeit von dem Leistungsregelsignal zwischen dem Photovoltaikgenerator
und dem Wechselstromnetz transferiert wird, um hierfür Vergütung verlangen zu können.
Diese auf Anforderung erbrachte Regelleistung umfasst die negative Regelleistung,
die in Abhängigkeit von dem Leistungsregelsignal über den Wechselrichter aus dem Wechselstromnetz
aufgenommen wird. Es versteht sich, dass negative und positive Regelleistung nicht
integrativ sondern getrennt erfasst werden. Die Erfassung kann hierbei auch eine Erfassung
von Spitzenwerten der bereitgestellten Regelleistung innerhalb von Erfassungsintervallen
sein.
[0031] Zum Zwecke ihrer Vergütung ist auch die elektrische Leistung aufzuzeichnen, die von
dem Photovoltaikgenerator potentiell in das Wechselstromnetz eingespeist werden könnte,
aber in Abhängigkeit von dem Leistungsregelsignal nicht eingespeist wird. Zumindest
soweit es sich nicht um schnell schwankende Spitzenleistung handelt oder soweit sie
nicht bereits mit der Regelleistung vergütet wird, ist es für diese Leistung unerheblich,
warum sie nicht eingespeist wird. Die mögliche, aber nicht realisierte Einspeiseleistung
ist von Interesse, wenn eine Abregelung auf eine geringere immer noch in das Wechselstromnetz
eingespeiste elektrische Leistung erfolgt; und genauso ist sie von Interesse, wenn
sogar elektrische Leistung aus dem Wechselstromnetz in den Photovoltaikgenerator abgeführt
wird.
[0032] Um ein verlässliches Maß für die elektrische Leistung zu bestimmen, die unter den
aktuellen Einstrahlungsbedingungen aus dem Photovoltaikgenerator in das Wechselstromnetz
eingespeist werden könnte, aber aufgrund des Leistungsregelsignals nicht eingespeist
wird, kann ein Teil, beispielsweise einer von mehreren Strings des Photovoltaikgenerators
betrieben werden, um maximale elektrische Leistung zu generieren. Von dieser Leistung
kann dann auf die mögliche Leistung des gesamten Photovoltaikgenerators extrapoliert
werden. Je nachdem, welche Leistungsflussrichtung das Leistungsregelsignal aktuell
anfordert, kann diese elektrische Leistung dann noch in das Wechselstromnetz eingespeist
werden, oder sie muss zusätzlich in den anderen Teilen des Photovoltaikgenerators
in Wärme umgewandelt werden. Hierdurch wird die thermische Belastung des Photovoltaikgenerators
als Ganzes jedoch nicht erhöht. Auch die thermische Belastung der einzelnen Strings
ändert sich nicht, wenn der String, der zur Generierung der maximalen elektrischen
Leistung betrieben wird, durchgetauscht wird. Es versteht sich, dass der Wechselrichter
einen speziellen Aufbau aufweisen muss, um mehrere Teile des Photovoltaikgenerators
unterschiedlich betreiben zu können. Zumindest muss für jeden dieser Teile des Photovoltaikgenerators
ein eigener, separat ansteuerbarer eingangsseitiger DC/DC-Wandler in dem Wechselrichter
vorgesehen sein.
[0033] Eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung der möglichen Leistung einer Photovoltaikanlage,
die bei reduzierter Einspeiseleistung betrieben wird, besteht darin, den MPP durch
kurzzeitiges Abfahren der Kennlinie zu ermitteln, und dies in regelmäßigen Zeitabständen
zu wiederholen. Daraus resultierenden Leistungsschwankungen können, wenn die Kennlinie
schnell abgefahren wird, auch ohne eine zusätzliche Batterie mit den in einem Wechselrichter
regelmäßig vorhandenen Zwischenkreiskondensatoren gepuffert werden.
[0034] Der erfindungsgemäße Wechselrichter weist neben einer Steuerung zur Umsetzung des
erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise einen Anschluss für eine Batterie mit einem
bidirektionalen Batterieinverter auf. Eine Überwachungseinrichtung kann zur Überwachung
der in den Photovoltaikgenerator transferierten elektrischen Leistung, eines dabei
in den Photovoltaikgenerator fließenden Stroms und/oder einer resultierenden Temperatur
des Photovoltaikgenerators vorgesehen sein. Zudem sind neben den üblichen Zählern
für in das Wechselstromnetz eingespeiste elektrische Leistung und für möglicherweise
aus dem Wechselstromnetz für den Betrieb des Wechselrichters bezogene elektrische
Leistung möglichst zusätzliche Zähler für elektrische Leistung, die in Abhängigkeit
von dem Leistungsregelsignal von der Steuerung zwischen dem Photovoltaikgenerator
und dem Wechselstromnetz transferiert wird, also für die erbrachte Regelleistung,
sinnvoller Weise getrennt nach positiver und negativer Regelleistung, und für elektrische
Leistung vorgesehen, die von dem Photovoltaikgenerator potentiell in das Wechselstromnetz
eingespeist werden könnte, aber in Abhängigkeit von dem Leistungsregelsignal nicht
eingespeist wird.
[0035] Es versteht sich, dass der erfindungsgemäße Wechselrichter eine ausreichende maximale
Leistung haben muss, um das erfindungsgemäße Verfahren umsetzen zu können. Insbesondere
muss er in der Lage sein, neben einer elektrischen Leistung, die bereits bei Regelleistung
von null in das Wechselstromnetz eingespeist wird, auch die vorgehaltene positive
Regelleistung in das Wechselstromnetz zu transferieren, egal, ob sie aus dem Photovoltaikgenerator
oder einer Batterie kommt. Hierbei kann ausgenutzt werden, dass der Wechselrichter
für eine begrenzte Zeit einen Leistungswert in das Netz einspeisen kann, der erheblich
über dem Grenzwert für dauerhafte Einspeisung liegen kann.
[0036] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen,
der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten
Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft
und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend
von allen erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch
der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des
Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes:
weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien
und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung
und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher
Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche
ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich
und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen
dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können
auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können
in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung
entfallen.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
[0037] Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele
weiter erläutert und beschrieben.
- Fig. 1
- ist ein Prinzipschaubild einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
und
- Fig. 2
- ist ein Prinzipschaubild einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
FIGURENBESCHREIBUNG
[0038] Fig. 1 skizziert eine Photovoltaikanlage 1 mit einem Photovoltaikgenerator und einem Wechselrichter
3. Der Wechselrichter 3 ist primär dazu vorgesehen, elektrische Leistung von dem Photovoltaikgenerator
2 in ein angeschlossenes Wechselstromnetz 4 einzuspeisen. Um das Wechselstromnetz
4 bezüglich des Angebots an elektrischer Leistung zu stabilisieren, kann ein Netzbetreiber
5 über ein Leistungsregelsignal 6 auf eine Steuerung 7 des Wechselrichters 3 einwirken,
um Regelleistung von dem Wechselrichter 3 in Anspruch zu nehmen. Negative Regelleistung
wird dann, wenn der Wechselrichter 3 gerade elektrische Leistung in das Wechselstromnetz
4 einspeist, zunächst dadurch realisiert, dass diese elektrische Leistung reduziert,
d.h. abgeregelt wird. Darüber hinaus kann der Wechselrichter 3 von der Steuerung 7
auch so angesteuert werden, dass elektrische Leistung aus dem Wechselstromnetz 4 in
den Photovoltaikgenerator 2 transferiert und dort in Wärme umgewandelt wird. Diese
transferierbare Leistung ist bei starker solarer Einstrahlung auf den Photovoltaikgenerator
2 unter Umständen beschränkt. In jedem Fall steht aber mit der Photovoltaikanlage
1 bezogen auf ihren nicht abgeregelten Betrieb eine negative Regelleistung in Höhe
der Nennleistung des Photovoltaikgenerators 2 zur Verfügung. Bereits für das Bereistellen
solcher negativer Regelleistung kann der Betreiber der Photovoltaikanlage 1 von dem
Netzbetreiber 5 eine Vergütung verlangen. In jedem Fall kann er eine Vergütung für
tatsächlich in Anspruch genommene negative Regelleistung fordern. Zusätzliche positive
Regelleistung wird von dem Wechselrichter 3 dadurch bereitgestellt, dass er den Photovoltaikgenerator
2 bei einer Regelleistung von null in einem in Bezug auf die Leistung unterhalb seines
MPP liegenden Arbeitspunkts betreibt. Diese Leistungsreduktion steht damit als positive
Regelleistung zur Verfügung.
[0039] In dem Beispiel gemäß Fig. 1 sind insgesamt vier Zähler 8 bis 11 dargestellt, die
an die Photovoltaikanlage 1 angeschlossen sind und verschiedene Leistungen zählen,
d. h. über die Zeit integrieren, um so die Grundlage für eine Vergütung der jeweiligen
Leistungen zu erfassen. Die Leistungsflussrichtung ist hierbei in Form von Pfeilen
im oberen Teil der Fig. 1 dargestellt, wobei ein Pfeil von links nach rechts einen
Leistungsfluss vom Photovoltaikgenerator 2 in das Wechselstromnetz 4 kennzeichnet.
Zähler 11 erfasst die von dem Photovoltaikgenerator 2 in das Wechselstromnetz 4 regulär
eingespeiste elektrische Leistung 12. Der Zähler 10 erfasst die elektrische Leistung
13, die von dem Wechselrichter 3 aus dem Wechselstromnetz 4 aufgenommen wird, um beispielsweise
seine Steuerung 7 mit elektrischer Energie zu versorgen, wenn diese von dem Photovoltaikgenerator
2 des Nachts nicht zur Verfügung steht. Der Zähler 9 dient zum Erfassen in Anspruch
genommener positiver Regelleistung 14, die auf Anforderung durch das Leistungsregelsignal
6 in das Wechselstromnetz 4 eingespeist wird. Der Zähler 8 erfasst umgekehrt die negative
Regelleistung 15, die von dem Wechselstromnetz 4 zu dessen Stabilisierung in den Photovoltaikgenerator
2 transferiert wird, d. h. die tatsächlich in Anspruch genommene negative Regelleistung
15 der Photovoltaikanlage 1. Daneben kann auch noch ein hier nicht dargestellter Zähler
für die elektrische Leistung vorgesehen sein, die potentiell von dem Photovoltaikgenerator
verfügbar wäre, die aber aufgrund des aktuellen Werts des Leistungsregelsignals 6
nicht eingespeist wird. Diese elektrische Leistung 14 wird dem Netzbetreiber der Photovoltaikanlage
1 zumindest in Deutschland genauso vergütet wie elektrische Leistung 12, die tatsächlich
in das Wechselstromnetz 4 eingespeist wird.
[0040] Selbstverständlich ist eine Erfassung der in Anspruch genommenen positiven und negativen
Regelleistung mit einem gemeinsamen Zähler ebenso denkbar, zum Beispiel durch lediglich
betragsmäßige Erfassung der Regelleistung.
[0041] In
Fig. 2 sind dieselben Zähler 8 bis 11 wie in Fig. 1 vorgesehen, auch wenn hier die von ihnen
erfassten Leistungen 12 bis 15 nicht durch Richtungspfeile angedeutet sind. Ein Unterschied
bei der Photovoltaikanlage 1 gemäß Fig. 2 gegenüber derjenigen gemäß Fig. 1 besteht
darin, dass die Steuerung 7 über ihren Empfänger 17 kein separat von einem Netzbetreiber
übermitteltes Leistungsregelsignal empfängt, sondern ein Leistungsregelsignal 6 in
Form der Netzfrequenz 16 des Wechselstromnetzes 4, die durch den Spannungsverlauf
an einer der Anschlussleitungen des Wechselrichters 3 an das Wechselstromnetz 4 erfasst
wird. Abhängig von dieser Netzfrequenz legt die Steuerung 7 die Regelleistung fest,
die mit der Photovoltaikanlage 1 aktuell bereitgestellt wird. Die negative Regelleistung
realisiert sie je nach aktueller solarer Einstrahlung auf den Photovoltaikgenerator
2 durch Abregeln der in das Wechselstromnetz 4 eingespeisten elektrischen Leistung
und/oder durch Aufnahme von elektrischer Leistung aus dem Wechselstromnetz in ihren
Photovoltaikgenerator 2.
[0042] Außerdem ist bei dem Wechselrichter 1 gemäß Fig. 2 neben dem Photovoltaikgenerator
2, der über einen DC/DC-Wandler 18 an einen eingangsseitigen Gleichspannungszwischenkreis
19 mit einer Zwischenkreiskapazität 20 des Wechselrichters 3 angeschlossen ist, auch
ein Anschluss 21 für eine Batterie 22 an den Gleichspannungszwischenkreis 19 vorgesehen.
In diesem Anschluss 21 ist ein bidirektionaler DC/DC-Wandler als Batterieinverter
23 angeordnet. Mit Hilfe der Batterie 23 kann über den Wechselrichter 3 positive Regelleistung
für das Wechselstromnetz 4 bereitgestellt werden, und dies bei entsprechender Dimensionierung
des Wechselrichters unabhängig von der Einspeisung von elektrischer Leistung von dem
Photovoltaikgenerator 2 in das Wechselstromnetz 4. Diese elektrische Leistung von
dem Photovoltaikgenerator 2 ist als positive Regelleistung für das Wechselstromnetz
4 weniger gut geeignet, weil sie von der Einstrahlung auf den Photovoltaikgenerator
2 abhängt und damit des Nachts gar nicht zur Verfügung steht. Bei der Photovoltaikanlage
1 gemäß Fig. 2 kann jedoch die Batterie 22 mit elektrischer Leistung aus dem Photovoltaikgenerator
2 oder ggf. auch unter Aufnahme von elektrischer Leistung aus dem Wechselstromnetz
4 aufgeladen und auch aufgeladen gehalten werden, bis positive Regelleistung benötigt
wird. Dann wird die in der Batterie 22 zwischengespeicherte elektrische Leistung über
den Batterieinverter 23 und den Wechselrichter 3 in das Wechselstromnetz 4 eingespeist.
BEZUGSZEICHENLISTE
[0043]
- 1
- Photovoltaikanlage
- 2
- Photovoltaikgenerator
- 3
- Wechselrichter
- 4
- Wechselstromnetz
- 5
- Netzbetreiber
- 6
- Leistungsregelsignal
- 7
- Steuerung
- 8
- Zähler
- 9
- Zähler
- 10
- Zähler
- 11
- Zähler
- 12
- Leistung
- 13
- Leistung
- 14
- positive Regelleistung
- 15
- negative Regelleistung
- 16
- Netzfrequenz
- 17
- Empfänger
- 18
- DC/DC-Wandler
- 19
- Gleichspannungszwischenkreis
- 20
- Zwischenkreiskapazität
- 21
- Anschluss
- 22
- Batterie
- 23
- Batterieinverter
1. Verfahren zum Steuern einer an ein Wechselstromnetz (4) angeschlossenen Photovoltaikanlage
(1) mit einem Photovoltaikgenerator (2) und mit einem Wechselrichter (3),
- wobei ein Leistungsregelsignal (6) zur Stabilisierung des Wechselstromnetzes (4)
empfangen und
- wobei mit dem Wechselrichter (3) in Abhängigkeit von dem Leistungsregelsignal (6)
elektrische Leistung (12, 14, 15) zwischen dem Photovoltaikgenerator (2) und dem Wechselstromnetz
(4) transferiert wird, die positive und negative dynamische Regelleistung (14, 15)
umfasst, wobei
- die elektrische Leistung (12, 14, 15) in Abhängigkeit von dem Leistungsregelsignal
(6) in beiden Richtungen zwischen dem Wechselrichter (3) und dem Wechselstromnetz
(4) transferiert wird und
- die elektrische Leistung (12, 14, 15) in Abhängigkeit von dem Leistungsregelsignal
(6) in beiden Richtungen zwischen dem Photovoltaikgenerator (2) und dem Wechselstromnetz
(4) transferiert wird, wobei aus dem Wechselstromnetz (4) in den Photovoltaikgenerator
(2) transferierte elektrische Leistung dort in Wärme umgewandelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Photovoltaikgenerator (2) bei Regelleistung null in einem Arbeitspunkt betrieben
wird, in dem er eine gegenüber seinem MPP reduzierte elektrische Leistung abgibt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die reduzierte elektrische Leistung um einen vorgegebenen absoluten Betrag oder einen
vorgegebenen prozentualen Anteil gegenüber der elektrischen Leistung am MPP reduziert
ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leistung (12, 14, 15) in Abhängigkeit von dem Leistungsregelsignal
(6) weiterhin von und zu einem Zwischenspeicher für elektrische Leistung (12, 14,
15) transferiert wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsregelsignal (6) drahtlos oder drahtgebunden, insbesondere über das Wechselstromnetz
(4), über das Telefonfestnetz, über ein Mobilfunknetz und/oder über das Internet,
von einem Netzbetreiber (5) des Wechselstromnetzes (4) übermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsregelsignal (6) über die Netzfrequenz (5) des Wechselstromnetzes (4)
übermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Leistung (15) bis zur Nennleistung des Photovoltaikgenerators (2) von
dem Wechselstromnetz (4) in den Photovoltaikgenerator (2) transferiert wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die in den Photovoltaikgenerator (2) transferierte elektrische Leistung (15),
- ein dabei in den Photovoltaikgenerator (2) fließender Strom und/oder
- eine resultierende Temperatur des Photovoltaikgenerators (2)
auf das Einhalten eines Maximalwerts überwacht wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelleistung (14, 15) aufgezeichnet wird, die in Abhängigkeit von dem Leistungsregelsignal
(6) zwischen dem Photovoltaikgenerator (2) und dem Wechselstromnetz (4) transferiert
wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leistung aufgezeichnet wird, die von dem Photovoltaikgenerator (2)
potentiell in das Wechselstromnetz (4) eingespeist werden könnte, aber in Abhängigkeit
von dem Leistungsregelsignal (6) nicht eingespeist wird.
11. Wechselrichter (3) zur Einspeisung elektrischer Energie von einem Photovoltaikgenerator
(2) in ein Wechselstromnetz (3) mit einem Empfänger für ein Leistungsregelsignal und
mit einer Steuerung (7), die so ausgebildet ist, dass sie im Betrieb des Wechselrichters
(3) gemäß dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Abhängigkeit von
dem Leistungsregelsignal (6) mit dem Photovoltaikgenerator (2) positive und negative
dynamische Regelleistung (14, 15) für das Wechselstromnetz (4) bereitstellt.
12. Wechselrichter (3) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschluss (21) für eine Batterie (22) als Zwischenspeicher für elektrische Leistung
(12, 15) vorgesehen ist.
13. Wechselrichter (3) nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung
- der in den Photovoltaikgenerator (2) transferierten elektrischen Leistung (15),
- eines dabei in den Photovoltaikgenerator (2) fließenden Stroms und/oder
- einer resultierenden Temperatur des Photovoltaikgenerators (2)
vorgesehen ist.
14. Wechselrichter (3) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zähler (8) für die Regelleistung (14, 15) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit
von dem Leistungsregelsignal (6) von der Steuerung (7) zwischen dem Photovoltaikgenerator
(2) und dem Wechselstromnetz (4) transferiert wird.
15. Wechselrichter (3) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zähler (9) für elektrische Leistung vorgesehen ist, die von dem Photovoltaikgenerator
(2) potentiell in das Wechselstromnetz (4) eingespeist werden könnte, aber in Abhängigkeit
von dem Leistungsregelsignal (6) nicht eingespeist wird.
1. Method for controlling a photovoltaic system (1) connected to an AC grid (4)and comprising
a photovoltaic generator (2) and an inverter (3),
- wherein a power control signal (6) for stabilizing the AC grid (4) is received and
- wherein, by means of the inverter (3), as a function of the power control signal
(6), electrical power (12, 14, 15) is transferred between the photovoltaic generator
(2) and the AC grid (4), said electrical power comprising positive and negative dynamic
control power (14, 15),
wherein
- the electrical power (12, 14, 15) is transferred between the inverter (3) and the
AC grid (4) in both directions as a function of the power control signal (6), and
- the electrical power (12, 14, 15) is transferred between the photovoltaic generator
(2) and the AC grid (4) in both directions as a function of the power control signal
(6),
wherein electrical power transferred from the AC grid (4) into the photovoltaic generator
(2) is dissipated into heat there.
2. Method according to Claim 1, characterized in that, in the case of a control power of zero, the photovoltaic generator (2) is operated
in an operating pointin which it supplies an electric power reduced with regard to
its MPP.
3. Method according to Claim 2, characterized in that the reduced electrical power is reduced by a predetermined absolute value or a predetermined
percentage proportion with regard to the electrical power at the MPP.
4. Method according to any of the preceding claims, characterized in that the electrical power (12, 14, 15) is furthermore transferred from and to an intermediate
storage for electrical power (12, 14, 15) as a function of the power control signal
(6).
5. Method according to any of the preceding claims, characterized in that the power control signal (6) is transmitted wirelessly or by wire, in particular
via the AC grid (4), via
a fixed line telephone network, via a mobile radio network and/or via the Internet,
by an operator (5) of the AC grid (4).
6. Method according to any of the preceding claims, characterized in that the power control signal (6) is communicated via the grid frequency (5) of the AC
grid (4).
7. Method according to any of the preceding claims, characterized in that electrical power (15) up to the nominal power of the photovoltaic generator (2) is
transferred from the AC grid (4) into the photovoltaic generator (2).
8. Method according to any of the preceding claims,
characterized in that
- the electrical power (15) transferred into the photovoltaic generator (2)
- a current flowing into the photovoltaic generator (2) in the process and/or
- a resulting temperature of the photovoltaic generator (2)
are/is monitored for compliance with a maximum value.
9. Method according to any of the preceding claims, characterized in that the control power (14, 15) is recorded which is transferred between the photovoltaic
generator (2) and the AC grid (4) as a function of the power control signal (6).
10. Method according to any of the preceding claims, characterized in that the electrical power is recorded which could potentially be fed from the photovoltaic
generator (2) into the AC grid (4) but which, as a function of the power control signal
(6), is not fed in.
11. Inverter (3) for feeding electrical energy from a photovoltaic generator (2) into
an AC grid (3) with a receiver for a power control signal and with a controller (7)
configured such that it provides positive and negative dynamic control power (14,
15) for the AC grid (4) during the operation of the inverter (3) in accordance with
the method according to any of the preceding claims depending on the power control
signal (6) with the photovoltaic generator (2).
12. Inverter (3) according to Claim 11 characterized in that provision is made of a terminal (21) for a battery (22) as an intermediate storage
for electrical power (12, 15).
13. Inverter (3) according to Claim 11 or 12,
characterized in that a monitoring device for monitoring
- the electrical power (15) transferred into the photovoltaic generator (2),
- a resulting current flowing into the photovoltaic generator (2) and/or
- a resulting temperature of the photovoltaic generator (2)
is provided.
14. Inverter (3) according to any of Claims 11 to 13, characterized in that provision is made of a meter (8) for the control power (14, 15) which is transferred
between the photovoltaic generator (2) and the AC grid (4) by the controller (7) as
a function of the power control signal (6).
15. Inverter (3) according to any of Claims 11 to 14, characterized in that provision is made of a meter (9) for electrical power which could potentially be
fed into the AC grid (4) from the photovoltaic generator (2), but which, as a function
of the power control signal (6), is not fed in .
1. Procédé pour commander un système photovoltaïque (1) raccordé à un réseau de courant
alternatif (4) et comportant un générateur photovoltaïque (2) et comportant un onduleur
(3),
- dans lequel un signal de régulation de puissance (6) destiné à stabiliser le réseau
de courant alternatif (4) est reçu et
- dans lequel, au moyen de l'onduleur (3) et en fonction du signal de régulation de
puissance (6), une puissance électrique (12, 14, 15) est transférée entre le générateur
photovoltaïque (2) et le réseau de courant alternatif (4), laquelle puissance électrique
comprend une puissance de régulation dynamique positive et négative (14, 15), dans
lequel
- la puissance électrique (12, 14, 15) est transférée dans les deux directions entre
l'onduleur (3) et le réseau de courant alternatif (4) en fonction du signal de régulation
de puissance (6) et
- la puissance électrique (12, 14, 15) est transférée dans les deux directions entre
le générateur photovoltaïque (2) et le réseau de courant alternatif (4) en fonction
du signal de régulation de puissance (6), dans lequel la puissance électrique transférée
depuis le réseau de courant alternatif (4) vers le générateur photovoltaïque (2) est
convertie dans celui-ci en chaleur.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur photovoltaïque (2), lorsque la puissance de régulation est zéro, est
mis en fonctionnement en un point de fonctionnement pour lequel il délivre une puissance
électrique réduite par rapport à son MPP (point de puissance maximale).
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la puissance électrique réduite est réduite d'une valeur absolue prédéterminée ou
d'une proportion en pourcentage prédéterminée par rapport à la puissance électrique
au MPP.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la puissance électrique (12, 14, 15) est en outre transférée en fonction du signal
de régulation de puissance (6) depuis et vers un accumulateur intermédiaire destiné
à la puissance électrique (12, 14, 15).
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le signal de régulation de puissance (6) est transmis par liaison sans fil ou par
liaison par fil, notamment par l'intermédiaire du réseau de courant alternatif (4),
par l'intermédiaire du réseau téléphonique fixe, par l'intermédiaire d'un réseau de
téléphonie mobile et/ou par l'intermédiaire de l'Internet, par un opérateur réseau
(5) du réseau de courant alternatif (4).
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le signal de régulation de puissance (6) est transmis sur la fréquence du secteur
(5) du réseau de courant alternatif (4).
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une puissance électrique (15) est transférée jusqu'à la puissance nominale du générateur
photovoltaïque (2) depuis le réseau de courant alternatif (4) vers le générateur photovoltaïque
(2).
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
- la puissance électrique (15) transférée vers le générateur photovoltaïque (2),
- un courant passant ainsi dans le générateur photovoltaïque (2) et/ou
- une température qui en résulte du générateur photovoltaïque (2)
est/sont surveillé/s en ce qui concerne le respect d'une valeur maximale.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on enregistre la puissance de régulation (14, 15) qui est transférée en fonction du
signal de régulation de puissance (6) entre le générateur photovoltaïque (2) et le
réseau de courant alternatif (4).
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on enregistre la puissance électrique qui aurait pu le cas échéant être injectée par
le générateur photovoltaïque (2) dans le réseau de courant alternatif (4), mais qui
n'est pas injectée en fonction du signal de régulation de puissance (6).
11. Onduleur (3) destiné à injecter de l'énergie électrique depuis un générateur photovoltaïque
(2) dans un réseau de courant alternatif (3) comportant un récepteur destiné à un
signal de régulation de puissance et comportant une unité de commande (7) qui est
réalisée de manière à ce qu'elle fournisse, lors du fonctionnement de l'onduleur (3)
conformément au procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, en
fonction du signal de régulation de puissance (6), au moyen du générateur photovoltaïque
(2), une puissance de régulation dynamique positive et négative (14, 15) destinée
au réseau de courant alternatif (4).
12. Onduleur (3) selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il est prévu une borne (21) destinée à une batterie (22) en tant qu'accumulateur intermédiaire
destiné à la puissance électrique (12, 15) .
13. Onduleur (3) selon la revendication 11 ou 12,
caractérisé en ce qu'il est prévu un dispositif de surveillance destiné à surveiller
- la puissance électrique (15) transférée vers le générateur photovoltaïque (2),
- un courant passant ainsi dans le générateur photovoltaïque (2) et/ou
- une température qui en résulte du générateur photovoltaïque (2).
14. Onduleur (3) selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé en ce qu'il est prévu un compteur (8) de la puissance de régulation (14, 15) qui est transférée
en fonction du signal de régulation de puissance (6) par l'unité de commande (7) entre
le générateur photovoltaïque (2) et le réseau de courant alternatif (4).
15. Onduleur (3) selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, caractérisé en ce qu'il est prévu un compteur (9) de la puissance électrique qui aurait pu le cas échéant
être injectée par le générateur photovoltaïque (2) dans le réseau de courant alternatif
(4), mais qui n'est pas injectée en fonction du signal de régulation de puissance
(6).